Pengendalian Robot Berbasis IP Melalui Jaringan Wi-Fi

JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 2, No. 1, (2014) ISSN: 2337-3539 (2301-9271 Print)
1
Pengendalian Robot Berbasis IP
Melalui Jaringan Wi-Fi
Menggunakan Perangkat Mobile Android
Wayan Andi Mahardhika, Muchammad Husni, dan Baskoro Adi Pratomo
Jurusan Teknik Informatika, Fakultas Teknologi dan Informasi, Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS)
Jl. Arief Rahman Hakim, Surabaya 60111 Indonesia
e-mail: [email protected]
Abstrak—Pengembangan teknologi informasi pada saat ini
telah mengalami kemajuan yang sangat pesat, khususnya dalam
penelitian mengenai sistem jaringan komputer. Salah satu contoh
hasil pengembangan teknologi informasi tersebut adalah
pengaplikasian pengiriman data serta pengendalian alat–alat
elektronik dari jarak jauh yang tentu saja dapat memudahkan
penggunaannya. Berdasarkan pemikiran di atas, maka
dilakukan pengembangan dengan menggunakan jaringan
komputer untuk melakukan pengendalian robot dari jarak jauh.
Pengendalian robot ini memanfaatkan jaringan Wi-Fi dengan
menggunakan perangkat mobile yang menggunakan sistem
operasi Android. Pengendalian akan dapat dilakukan dan robot
akan dapat bergerak bebas selama masih dalam cakupan sinyal
Wi-Fi dengan pemanfaatan sinyal nirkabel yang sangat berguna
dan lebih dinamis karena menggunakan alamat IP sehingga
tidak menutup kemungkinan pengembangan kontrol alat
microcontroller lewat jaringan akan berkembang sangat cepat.
Pengendalian robot ini akan memanfaatkan aplikasi yang akan
dipasang pada perangkat mobile yang menggunakan sistem
operasi Android sehingga mudah dijalankan pada suatu jaringan
komputer. Pesatnya perkembangan teknologi perangkat mobile
dan aplikasi di dalamnya akan mempermudah perkembangan
sistem yang akan dibangun seperti ini.
Kata Kunci—Android, jaringan komputer, microcontroller,
pengendali robot, perangkat mobile.
P
I. PENDAHULUAN
ERKEMBANGAN dunia dan teknologi tentu saja tidak
dapat dipisahkan. Salah satu indikasi bahwa
perkembangan dunia semakin bertambah bisa dilihat pada
perkembangan teknologinya. Komunikasi sebagai bagian dari
perkembangan teknologi merupakan salah satu pendukung
terciptanya kemudahan dalam memanfaatkan teknologi yang
ada saat ini. Sedangkan jaringan merupakan salah satu alat
untuk menyampaikan informasi yang dapat digunakan untuk
berkomunikasi antar alat–alat teknologi. Telah banyak
bermunculan alat–alat komunikasi yang bisa dihubungkan
dengan kabel maupun nirkabel. Perkembangan dunia nirkabel
semakin dibutuhkan karena kebutuhan yang sangat dinamis
yang tidak terbatas oleh ruang dan waktu.
Pengembangan teknologi informasi sendiri juga ditunjang
dengan semakin marak dan berkembangnya penggunaan
perangkat mobile sebagai alat komunikasi nirkabel dalam
memudahkan akses informasi bagi penggunanya. Perangkat
mobile memiliki keunggulan dalam hal rata–rata ukuran
perangkatnya yang kecil sehingga mudah dibawa kemanapun,
konsumsi daya yang rendah jika dibandingkan dengan
perangkat desktop meskipun harus dalam keadaan standby dan
interface yang relatif mudah serta mampu menjalankan jenis
aplikasi yang beragam pada berbagai sistem operasi. Salah
satunya adalah sistem operasi Android.
Android adalah sistem operasi yang berbasis Linux untuk
telepon seluler seperti telepon pintar dan komputer tablet
dengan dua jenis distributor sistem yang berbeda. Pertama
mendapat dukungan penuh dari Google atau Google Mail
Services (GMS), sedangkan yang kedua benar–benar bebas
distribusinya tanpa dukungan langsung Google atau dikenal
sebagai Open Handset Distribution (OHD). Android
menyediakan platform terbuka bagi para pengembang untuk
menciptakan aplikasi mereka sendiri untuk digunakan oleh
berbagai macam piranti bergerak [5].
Selain memiliki kelebihan sebagai sistem operasi terbuka
dimana penggunanya bebas mengkustomisasi platform tanpa
harus membayar royalti, Android juga memiliki kelebihan lain
seperti menggunakan sistem yang dapat mengisolasi antara
program yang satu dengan yang lainnya dengan beberapa
lapisan keamanan untuk menciptakan peningkatan stabilitas
sistem sehingga pengguna tidak perlu khawatir lagi menutup
aplikasi lain yang sedang aktif untuk dapat menjalankan
aplikasi lainnya, karena itulah Android disebut merupakan
sistem operasi yang berdaya rendah serta hemat memori
dimana belum pernah diterapkan pada platform-platform
sebelumnya [6].
Dari keterangan di atas, dapat disimpulkan bahwa alat-alat
mikro dapat lebih mudah digunakan jika pengontrolannya
lewat jaringan nirkabel sehingga penggunaan otomatisasi alat
yang dapat membantu meringankan pekerjaan manusia
diharapkan berjalan dengan maksimal. Salah satunya adalah
dengan membuat pengendali alat–alat robotika. Dengan
memanfaatkan perkembangan teknologi mobile yang ada saat
ini, diharapkan pengendalian alat–alat yang digunakan dapat
lebih efektif karena tidak ada batasan jarak antara pengendali
dengan alat yang akan dikendalikan. Hal ini dapat
memudahkan pengguna dalam mengontrol alat secara
otomatis dalam memenuhi kebutuhan sehari-hari.
JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 2, No. 1, (2014) ISSN: 2337-3539 (2301-9271 Print)
Gambar. 1. Dimensi WIZFI-630Wi tampak atas
2
Gambar. 3. Konfigurasi Pin L298
dual full-bridge driver bertegangan dan berarus tinggi serta
dirancang untuk menerima logika TTL tingkat standar dan
berfungsi untuk men-drive beban induktif seperti relay,
solenoid, DC, dan motor stepper [3]. Rancangan perangkat ini
seperti yang terlihat pada Gambar 3.
Gambar. 2. Konfigurasi Pin ATmega8L
II. DASAR TEORI
A. WIZFI-630Wi (Wireless Module)
WIZFI-630Wi adalah suatu perangkat nirkabel dengan
frekuensi 2,4Ghz IEEE802.11b/g yang dapat digunakan dalam
membangun sebuah sistem. WIZFI-630Wi tidak hanya
mendukung penggunaan MII tetapi juga interface RS232C
yang digunakan untuk menjalankan fungsi “Serial-toWireless” [1]. Dengan menggunakan perangkat WIZFI-630Wi
maka pembangunan aplikasi berbasis access point dapat
diimplementasikan seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1.
B. Microcontroller AVR (ATmega8L)
ATmega8 adalah sebuah microcontroller low-power CMOS
8-bit yang berarsitektur AVR RISC serta memiliki 8K Bytes
In-System Programmable Flash. Microcontroller dengan
konsumsi daya rendah ini mampu mengeksekusi instruksi
dengan kecepatan maksimum 16 MIPS pada frekuensi 16MHz
serta dengan menggunakan single clock cycle yang
dimilikinya dapat menjalankan program hingga mencapai 1
MIPS per MHz [2], sehingga dapat dioptimasi dengan
mengatur kebutuhan tegangan dan kecepatan proses seperti
yang terlihat pada Gambar 2.
C. L298 (Dual Full-Bridge Driver)
L298 adalah integrated monolithic circuit dalam bentuk 15lead multiwatt dan paket power S020. L298 juga merupakan
D. Java
Java adalah nama untuk sekumpulan teknologi untuk
membuat dan menjalankan perangkat lunak pada komputer
standalone ataupun pada lingkungan jaringan. Java berdiri di
atas sebuah mesin interpreter yang diberi nama Java Virtual
Machine (JVM). JVM inilah yang akan membaca bytecode
dalam „file.class‟ dari suatu program sebagai representasi
program yang berisi bahasa mesin. Platform Java terdiri dari
kumpulan library, JVM, kelas-kelas loader yang dipaket
dalam sebuah lingkungan rutin Java [4].
E. PHP (Hypertext Preprocessor)
Hypertext Preprocessor (PHP) merupakan bahasa
pemrograman berbasis web yang memiliki kemampuan untuk
memproses data dinamis dan interaktif. Sebuah halaman
Hypertext Preprocessor (PHP) adalah sebuah halaman
Hypertext Markup Language (HTML) yang memiliki server
side scripts yang ditempatkan dalam server dan diproses oleh
web server sebelum dikirim ke browser pengguna. PHP
dipanggil oleh web server, dimana proses script perintah yang
ada di suatu halaman dieksekusi mulai dari awal sampai akhir
di dalam mesin Hypertext Preprocessor (PHP). Setelah script
PHP diolah, hasilnya akan ditampilkan kepada client melalui
web browser [5].
F. MySQL database
MySQL adalah sebuah perangkat lunak sistem manajemen
basis data SQL (Structured Query Language) atau DBMS
yang bersifat multithread dan multi-user, dengan sekitar 6 juta
instalasi di seluruh dunia dan didistribusikan secara gratis
dibawah lisensi GPL (General Public License) [6]. MySQL
memiliki kehandalan dalam memanajemen basis data
relasional (RDBMS) berdasarkan pengoptimasian dalam
melakukan proses-proses perintah SQL yang dibuat oleh
pengguna maupun program-program aplikasi yang
memanfaatkannya.
JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 2, No. 1, (2014) ISSN: 2337-3539 (2301-9271 Print)
Gambar. 4. Rancangan sistem yang akan dibangun
Gambar. 5. Desain robot mobil tampak atas
Keterangan:
A1: Motor Gearbox DC
A2: Wireless Module
A3: Sistem Minimum
III. PERANCANGAN DAN IMPLEMENTASI
Untuk mempermudah pengertian dan menganalisa tentang
sistem yang akan dibangun, maka akan dijelaskan pada
masing-masing bagian. Berikut merupakan rancangan sistem
yang akan dibangun seperti yang terlihat pada Gambar 4.
Pada Gambar 4 dapat dilihat robot akan terhubung secara
langsung dengan komputer server berupa laptop dengan
menggunakan sinyal wireless dengan static IP. Kemudian
komputer server juga akan terhubung dengan sebuah access
point yang mempunyai IP static melalui jaringan wireless.
Untuk client-client yang akan mengendalikan robot bisa
terkoneksi dengan jaringan sistem melalui access point dengan
dynamic IP. Dengan demikian komputer–komputer yang
terhubung dengan jaringan sistem akan bisa mengendalikan
robot dengan program yang telah disediakan.
A. Perancangan Perangkat Lunak
Program controlling merupakan program yang mempunyai
GUI (Graphic User Interface) serta berfungsi untuk memberi
perintah dan mengirimkan data, sehingga program ini dapat
dengan mudah berinteraksi dengan user. Program controlling
berfungsi mengirimkan atau memberikan perintah arah berupa
data melalui jaringan sehingga program ini dapat dijalankan
dari perangkat client berupa perangkat Android selama
terhubung dengan jaringan sistem.
Program monitoring ini dibuat menggunakan bahasa
pemrograman PHP. Program ini berfungsi mendeteksi data
yang dikirim lewat jaringan, kemudian menerima dan
menyimpannya di database serta menampilkannya dalam
halaman web.
Program spy berfungsi untuk mendeteksi perubahan yang
terjadi pada perintah arah yang ada pada database, kemudian
jika terjadi perubahan dari perintah arah tersebut, maka
program ini akan mengirim data ke module wireless yang
kemudian akan diterima dan diproses oleh microcontroller.
B. Perancangan Perangkat Keras
Perancangan perangkat keras ini dibagi menjadi dua bagian
yaitu desain robot mobile dan perancangan sistem minimum.
Desain robot bertujuan untuk merancang letak-letak dari
perangkat keras yang akan digunakan sehingga menginspirasi
3
Tabel 1.
Spesifikasi komputer server
No
Jenis
Spesifikasi
1
2
Komputer
Processor
3
4
Memori
Wireless
Notebook
Intel (R) Core(TM) i5 M460
@2.53 Ghz (4 CPUs)
4.00 Gb RAM
Atheros AR5006X
Tabel 2.
Spesifikasi perangkat Android
No
Jenis
Spesifikasi
1
Handphone
2
Perangkat Layar
Sentuh
Processor
3
Memori
4
Wireless
5
Sistem Operasi
Qualcomm QCT MSM7227-1
Turbo 800 Mhz, GPU Adreno
200
158 Mb storage, 278 Mb
storage
Wi-Fi 802.11 b/g/n, Wi-Fi
Hotspot
Android 2.3 (Gingerbread)
untuk dibangun sebuah bentuk (dalam hal ini akan dibentuk
sebuah mobil) sehingga dapat diimplementasikan ke dalam
sebuah aplikasi yang menarik selain dari kecanggihan
teknologi yang digunakan yaitu penggunaan sinyal wireless
untuk penerimaan dan pengiriman data.
Sistem minimum ini seperti yang terlihat pada Gambar 5
digunakan sebagai sistem yang akan menjadi tempat
pemrosesan
dan
pengiriman
data
yang
akan
diimplementasikan untuk pengendalian arah dari robot.
Komponen-komponen penting yang akan digunakan untuk
menyusun sistem minimum tersebut diantaranya, wireless
module, motor gearbox, microcontroller, dll.
JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 2, No. 1, (2014) ISSN: 2337-3539 (2301-9271 Print)
4
Gambar. 8. Tampilan program spy
Gambar. 6. Robot mobil
Gambar. 9. Tampilan program controlling
Gambar. 7. Tampilan program monitoring
IV. UJI COBA
A. Uji Fungsionalitas
Pada uji coba ini akan digunakan komputer server dan
client berupa perangkat Android. Berikut adalah spesifikasi
komputer dan perangkat Android yang akan digunakan seperti
yang terlihat pada Tabel 1 dan Tabel 2.
Setelah alat-alat penunjang sistem perangkat keras
dirancang, kemudian disatukan membentuk sebuah robot jenis
mobil dengan interface seperti yang terlihat pada Gambar 6.
Program monitoring berfungsi untuk menerima perintah
yang di-inputkan oleh user, menyimpan perintah tersebut ke
dalam suatu database MySQL serta menampilkannya dalam
suatu halaman web agar lebih mudah dipantau. Program ini
dijalankan pada komputer server seperti yang terlihat pada
Gambar 7.
Program spy dijalankan di server dengan tugas
mendengarkan dan mendeteksi perubahan waktu update
perintah arah pada database. Sehingga ketika program
tersebut dijalankan maka program akan terus aktif sebagai
background process seperti yang terlihat pada Gambar 8.
Ketika program mendeteksi perubahan waktu update perintah
arah dalam database dengan membandingkan waktu update
perintah arah sebelumnya, maka program ini akan
mengirimkan data pada robot jika dirasa waktu tersebut
berbeda sehingga data perintah dapat diproses oleh robot
untuk dapat melakukan aksi terhadap perintah yang diterima.
Gambar. 10. Grafik uji waktu respon
Gambar 9 merupakan halaman inti dari program Android
remote control robot. Halaman program tersebut berisi
tombol-tombol perintah yang akan mengirim data perintah
menuju server berdasarkan alamat IP server dan alamat IP
robot yang diinginkan user.
B. Uji Waktu Respon
Uji waktu respon dilakukan untuk mengetahui waktu respon
yang dibutuhkan dari perangkat mobile Android dalam
mengirimkan perintah ke server dan dari server mengirim data
berupa perintah menuju robot dalam melakukan satu alur
fungsionalitas secara lengkap. Dari hasil uji waktu respon
dapat diketahui bahwa semakin jauh jarak yang dibutuhkan
dalam melakukan pengiriman data, maka waktu respon pun
semakin tinggi seperti yang terlihat pada Gambar 10.
JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 2, No. 1, (2014) ISSN: 2337-3539 (2301-9271 Print)
5
DAFTAR PUSTAKA
Tabel 3.
Hasil uji coba performa
Daya Baterai
Medan
Keterangan
3 Cell ~ 11.1V
3 Cell ~ 11.1V
3 Cell ~ 11.1V
2 Cell ~ 8.4V
2 Cell ~ 8.4V
Lantai Keramik
Karpet
Tanah Berpasir
Lantai Keramik
Karpet
Berhasil
Berhasil
Berhasil, namun agak lambat
Berhasil
Berhasil, namun agak lambat
2 Cell ~ 8.4V
Tanah Berpasir
Berhasil, namun lambat
1 Cell ~ 3.2V
Lantai Keramik
Berhasil, namun lambat
C. Uji Performa
Uji performa dilakukan untuk mengetahui tingkat kecepatan
dan gerak respon robot berdasarkan jenis medan yang dilalui
dan tinggi/rendahnya daya baterai seperti yang terlihat pada
Tabel 3.
V. KESIMPULAN
Berdasarkan proses implementasi dan hasil uji coba yang
telah dilakukan, dapat ditarik beberapa kesimpulan yaitu:
1) Pengiriman data hingga dapat diolah oleh suatu perangkat
yang memiliki nilai efektif dan efisien dapat dibuat
melalui jalan memadukan konsep perancangan alat yang
menggunakan perangkat micro dengan melalui jaringan
Wi-Fi. Hal ini dikarenakan jaringan Wi-Fi tidak terhalang
oleh kebutuhan lain dalam melakukan transfer data,
misalnya kabel, jarak antar perangkat yang ditentukan,
dan lain-lain.
2) Konsep pengiriman data dan pengolahan pada perangkat
yang menggunakan micro telah diterapkan pada
perancangan aplikasi robot remote control ini. Namun,
beberapa hal yang harus diperhatikan dalam penerimaan
data dan cara robot merespon data yang dikirim ialah
tergantung oleh beberapa faktor yang umum terjadi dalam
jaringan dan perangkat. Contohnya kecepatan pengiriman
data, terjadinya latency, tingkat ketahanan daya baterai,
maupun saat robot berada diluar jangkauan dari jaringan
Wi-Fi.
3) Berdasarkan
pembahasan
tentang
analisis
dan
perancangan perangkat lunak, khususnya aplikasi pada
perangkat Android, maka dapat diketahui bahwa
pengaplikasian program mobile memiliki nilai positif
dalam hal efektivitas koneksi dalam suatu jaringan serta
karena sifat dari Android yang open source sehingga
memudahkan programmer untuk mengembangkan
aplikasi yang ingin dibuat.
UCAPAN TERIMA KASIH
Penulis W.A.M. mengucapkan terima kasih sebesarbesarnya kepada Tuhan Yang Maha Esa, kedua orang tua dan
saudara tercinta, dosen pembimbing, bapak/ibu dosen dan staf
karyawan Teknik Informatika, sahabat dan kerabat dekat, serta
berbagai pihak yang telah membantu penulis dalam
menyelesaikan artikel ini.
[1]
[2]
[3]
[4]
[5]
[6]
[7]
[8]
WIZNET. (2008). Module Wireless WIZ-600Wi Introduction. Retrieved
April
16,
2012,
from
www.saelig.com:
http://www.saelig.com/pr/wiz600wi.htm
ATMEL. (2003). 8-bit AVR with 8K Bytes In-System Programmable
Flash. Retrieved April 16, 2012, from www.alldatasheet.com.
ST. (2000). L298 Dual Full-Bridge Driver. Retrieved April 16, 2012,
from www.alldatasheet.com.
Knudsen, J. P. (2002). Learning Java, 2nd Edition. canada: O'Reilly &
Associates, Inc.
Mednieks, Z. (2011). Programming Android. O'Reilly Media.
Burnette, E. (2009). Hello, Android: Introducing Google's Mobile
Development Platform. United States of America: Pragmatic Bookshelf.
Wardhana, G. (2010). Pengendalian Robot Mobile Berbasis IP (Internet
Protocol) Melalui Jaringan WiFi. Surabaya: Teknik Informatika ITS.
FAIRCHILD. (2001). Semiconductor KA7805. Retrieved April 16,
2012, from www.fairchildsemi.com.